Streifenbodenbearbeitung Strip Tillage bei Zuckerrüben und Mais in Bayern

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1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Streifenbodenbearbeitung Strip Tillage bei Zuckerrüben und Mais in Bayern Dr. Markus Demmel, Hans Kirchmeier, Sven Kupke, Stefan Lutz Institut für Landtechnik und Tierhaltung Robert Brandhuber, Benjamin Blumenthal, Michael Kistler Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz

2 Einleitung Herausforderungen Klimawandel

3 Warum Streifenbearbeitung - Strip Tillage? Die Auswirkungen des Klimawandels werden die Landwirtschaft stärker betreffen als alle anderen Branchen. Herausforderungen für den Ackerbau: Häufigere Starkregenereignisse und zunehmende Trockenphasen verändern das Anforderungsprofil an Ackerbausysteme. Die Förderung der Infiltrations-, Speicher und Dränfähigkeit der Böden gewinnt an Bedeutung. Mulchende Bestellverfahren! Bekannte, in Europa kaum erprobte und nicht verbreitete Lösung: Mulchsaat ohne Saatbettbereitung mit Streifenbodenbearbeitung Neue Technologien, speziell die hochgenauen Lenksysteme für Landmaschinen, machen dieses neuen Verfahren möglich!

4 Hypothese Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Streifenbodenbearbeitung (Strip Tillage) für Reihenkulturen verbindet die positiven Eigenschaften von Direktsaat mit minimalem Eingriff in die Bodenstruktur mit intensiver Bearbeitung im Bereich der Kulturpflanzen. Bildquellen: Dawn Equipment Company, University of Minnesota Extension Service Alternative für eine schlagkräftige, bodenschonende, erosionsmindernde, wasser- und energiesparende Bestellung von Reihenfrüchten (Mais, Rüben, Raps,.)?

5 Prinzip Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Lockern der Streifen im Herbst oder zeitigen Frühjahr mit angepasster Technik, eventuell verbunden mit der Applikation von mineralischen (oder organischen) Düngern. Durch Nutzung von automatischer Lenkung Aufzeichnung der Spuren. Aussaat im Frühjahr exakt mittig in die bearbeiteten Streifen mit Hilfe der automatischen Lenkung und Spuraufzeichnung bei der vorangegangenen Bearbeitung. Bildquelle: Dawn Equipment Company

6 Verfahren Streifenfrässaat (Europa) bearbeitung, Aussaat, Düngung in einer Maschine 4 reihig Arbeitsweise: Reihenfräse (je 1 Messersegment) bearbeitet Boden bis max. 10 cm Tiefe Einzelkornsägerät (Säbelschar) legt Mais in den bearbeiteten Säschlitz ab Zustreicher und v-förmige Andruckrollen schließen die Saatrille Maschio hat die Produktion des Gerätes bereits vor Jahren eingestellt Streifenfrässaat Oekosem aus der Schweiz Die Streifenfrässaat von Mais konnte sich nach einer intensiven Entwicklungs- und Erprobungsphase nach1985 nicht etablieren, da die Flächenleistung zu gering und die Bodenanpassung ungenügend waren. Zudem traten Probleme mit Frässohlen auf und es musste oft länger auf trockene Bodenbedingungen für die Saat gewartet werden. In der Schweiz hat sich die Frässsaat von Mais in Kunstwiese etabliert (füher Althaus-Gerät Fobro-Bärtschi Streifenfräse ab 2012)

7 Verfahren Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Bildquellen: Dawn Equipment, T. Vyn 7

8 Verfahren Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Bildquellen: Dawn Equipment, T. Vyn Strip Tillage hat sich seit der Verfügbarkeit automatischer Lenksysteme im Mais- und Sojaanbau der USA (Corn Belt - Mittlerer Westen) als Alternative zur Direktsaat etabliert! Sie wird vom USDA NRCS (National Ressource Conservation Service) der Direktsaat gleichgestellt! 8

9 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Bildquelle: Orthman 1. Parallelogramm Aufhängung 2. Schneidsech mit Tiefenführung 3. Räumscheiben oder Räumsterne 4. Lockerungsschar 5. Zinken mit Düngerohr 6. Wellscheiben oder Hohlscheiben 7. Stegwalzenkrümler 8. Überlastsicherung 9

10 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Quelle: OSU Cooperative Extension Extension Service PSS-2134: Strip Till Considerations in Oklahoma

11 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) * No-till = Direktsaat Strip-till = Herbst Streifenbearbeitung SFC (single field cultivator ) = einmalige, flache Bodenbearbeitung im Frühjahr Chisel plow = Grubber tief (Herbst) + Saatbettbereitung SFC im Frühjahr Average of 21 site years (Durchschnitt von 21 Orts-Jahren) 100 Bu/A = 6,3 t/ha Mais Quelle: University of Minnesota Extension, Brad Carlson

12 Verfahren Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Die Firma Horsch führte auf eigenen Betrieben und zusammen mit der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft ab 2001 bzw.2005 Versuche zur Streifenbearbeitung bei Mais und Raps durch. Bildquellen: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, Horsch

13 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) (38 mm in 20 Minuten) Quelle: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft

14 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Vergleich Mulch- und Streifensaat von Zuckerrüben auf der Versuchsstation Ihinger Hof, Uni Hohenheim, W. Hermann Jahr Verfahren Bestandesdichte [Pfl./m 2 ] Praxisvergleich Parzellenversuch reine Rüben [dt/ha] SMV 1 [%] Zuckergehalt [%] BZE 2 [dt/ha] Mulchsaat 8, ,42 18,4 123 Strip Tillage 7, ,43 17,8 132 Mulchsaat 8,6 a 869 a 1,7 a 17,9 a 121 a Strip Tillage 7,6 b a 1,6 a 18,1 a 121 a 1 Standardmelasseverlust, 2 Bereinigter Zuckerertrag, 3 Werte mit unterschiedlichen Buchstaben unterscheiden sich statistisch Quelle: Streifenlockerung eine neue Lösung für Rüben. W. Hermann. top agrar 2/2010

15 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Die Firma Kuhn hat in Frankreich und Sachsen Anhalt (Wissenschaftliche Betreuung durch Landesanstalt Thüringen) Versuche zur Streifenbearbeitung bei Mais durchgeführt und bietet seit 2011 ein Gerät an. Kuhn Striger Bildquellen: Kuhn S.A., LfL

16 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage 2011/2012 DUPORT (Hiniker ST6000 USA) GASPARDO (Yetter Maverick USA) KONGSKILDE ( Progressive Farm Products) ORTHMANN (Orthmann 1tripr USA) SLYFRANCE (Twin Diamonds Stripcat USA) VOGLSANG ( Xtill BRD) Bildquellen: SlyFrance, LfL

17 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage 2013/2014 KVERNELAND Kultistrip BECKMANN VOLMER StripFill? EVERS Quarter (Yetter Maverick I) AGRITECHNICA 2015 VERMAC (Orthmann 1tripr USA) Bildquellen: Evers, Kverneland, Profi, Vermac

18 Verfahren Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Die Streifenlockerung und Aussaat von Zuckerrüben auf schüttfähigen Böden. Nach Versuchen in den Jahren 2008 und 2009 waren im Jahr 2010 sieben Gerätekombinationen in Niedersachsen im Einsatz. Bildquelle: Prospekt Köckerling Streifenbodenbearbeitung?

19 Verfahren Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Bildquelle: Väderstad Streifenbodenbearbeitung? Väderstad bietet die Streifenlockerung mit schmalen Messern unter jeder Rapsreihe bzw. zwischen jeder zweiten Getreidereihe kombiniert mit der Aussaat an. Zinkenabstand 345 mm

20 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Bildquelle: Horsch Streifenbodenbearbeitung? Horsch bietet die Streifenlockerung mit Grubberscharen und Dammaufbau für jede Rapsreihe bzw. für zwei Getreidereihen kombiniert mit der Aussaat an. Zinkenabstand 286 bzw. 300 mm.

21 Agro-Klima Streifenbodenbearbeitung (1) Adelschlag / EI Schluffiger Lehm, 430 m ü. N.N., Wetterstation Häringhof ( ): 8.7 C, 708 mm/a Streifenbearbeitung zu Zuckerrüben (2) Rennertshofen / ND Schluffiger Lehm, 450 m ü. N.N., Wetterstation Burgheim ( ): 8.7 C, 685 mm/a Streifenbearbeitung zu Zuckerrüben 2 1 (3) Wurmannsquick / PAN Stark lehmiger Sand, 560 m ü. N.N., Wetterstation Frieding ( ): 8.9 C, 891 mm/a Streifenbearbeitung zu Körnermais 3

22 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage ( ) Geräterahmen Parallelogramm Yetter Maverick Schneidscheibe Räumsterne Hohlscheiben Lockerungsschar Krümler

23 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage ( ) Parallelogramm Luftbalg Dawn Pluribus Schneidscheibe Räumsterne Scheibensech links Rolle + Quirl Scheibensech rechts Rolle + Quirl

24 Strip Tillage Zuckerrüben Dittenfeld 2009/2010 direkt in Stoppel nach Stoppelbearbeitung

25 Strip Tillage Zuckerrüben Dittenfeld / Wittenfeld 2010/ Nach Stoppelbearbeitung + Zwischenfruchtanbau

26 Strip Tillage Mais mit Gülleinjektion Wurmannsquick m³/ha Rindergülle Gülleband in cm Tiefe

27 Strip Tillage Mais mit Gülleinjektion Wurmannsquick 2011 Arbeitstiefe: cm Streifenlockerung mit Zinken oder Scheiben - vor Mais im Frühjahr mit Gülleinjektion Strip Till mit Gülleinjektion Maisaussaat

28 Bodentemperatur: Frühjahr im Bereich der Saatgutablage Messungen teils kontinuierlich (April-Mai), teils Einzelmessungen (Transekte) im April Vergleich Strip Till Streifen bearbeitet mit Streifen unbearbeitet ( Steg ) Vergleich Strip Till Streifen mit und ohne Stoppelbearbeitung Vergleich Strip Till Streifen mit Mulchsaat bei unterschiedlich intensiver Saatbettbereitung

29 Thermographie, Strip Till Mais, Aufnahme mit einer Wärmebildkamera, , ca. 15:00 Uhr, Strip Till Mais, Betrieb 3

30 Bodentemperatur: Messung vor der Maissaat (Betrieb 3) 10 Messpunkte verteilt über 15 m; Messung in verschiedenen Tiefen; Lockerungsstreifen und unbearbeiteter Steg ; 13:00-15:00 Uhr

31 Temperaturmittelwerte je Tiefe 13:00 15:00 Uhr, Temperaturdifferenz bearbeitet/unbearbeitet Bodentiefe 2,5 cm 5 cm 7,5 cm 10 cm 15 cm Differenz C 4,94 4,48 3,29 1,84 0,43

32 Bodentemperatur: Frühjahr im Bereich der Saatgutablage Vergleich Strip Till Streifen bearbeitet mit Streifen unbearbeitet ( Steg ): Der bearbeitete Strip Till Streifen ist deutlich wärmer als der Steg.

33 Bodentemperatur: Im Streifen mit und ohne Stoppelbearbeitung 10 Messpunkte verteilt über 15 m: Lockerungsstreifen und unbearbeitet; :00-15:00 Uhr Links der Sensor im Strip Till Streifen ohne und rechts mit Stoppelbearbeitung im Herbst.

34 Bodentemperatur: Im Streifen mit und ohne Stoppelbearbeitung 13:00 Uhr 15:00 Uhr 10 Messpunkte verteilt über 15 m: Lockerungsstreifen und unbearbeitet ; 13:00-15:00 Uhr

35 Bodentemperatur: Frühjahr im Bereich der Saatgutablage Vergleich Strip Till Streifen bearbeitet mit Streifen unbearbeitet ( Steg ): Der bearbeitete Strip Till Streifen ist deutlich wärmer als der Steg. Vergleich Strip Till Streifen mit und ohne Stoppelbearbeitung: Der Strip Till Streifen ohne Stoppelbearbeitung ist kühler als der Streifen mit Stoppelbearbeitung.

36 Bodentemperatur: Strip Till Streifen / Mulchsaat (ZR), Betr. 1 Kontinuierliche Messung (Datalogger) vom Links: Strip Till; rechts: betriebsübliche Mulchsaat mit intensiver Saatbettbereitung

37 Bodentemperatur: Strip Till Streifen / Mulchsaat (ZR), Betr. 1

38 Bodentemperatur: Strip Till Streifen / Mulchsaat (ZR), Betr. 2 Kontinuierliche Messung (Datalogger) vom Strip Till, Sensor in der Saatreihe Vorne: Mulchsaat mit (wenig) Saatbettbereitung, Hinten: ohne Saatbettbereitung

39 Bodentemperatur: Strip Till Streifen / Mulchsaat (ZR), Betr. 2 Insgesamt kaum Unterschiede zwischen Strip Till Streifen und Mulchsaat mit extensiver oder ohne Saatbettbereitung!

40 Bodentemperatur: Strip Till Streifen / Saatbettbereitung (Mais) Mulchsaat Mais mit Saatbettbereitung (Kreiselegge), Feldversuch Achselschwang (April 2014)

41 Bodentemperatur: Frühjahr im Bereich der Saatgutablage Vergleich Strip Till Streifen bearbeitet mit Streifen unbearbeitet ( Steg ): Der bearbeitete Strip Till Streifen ist deutlich wärmer als der Steg. Vergleich Strip Till Streifen mit und ohne Stoppelbearbeitung: Der Strip Till Streifen ohne Stoppelbearbeitung ist kühler als der Streifen mit Stoppelbearbeitung. Vergleich Strip Till Streifen mit Mulchsaat mit unterschiedlich intensiver (ganzflächiger) Saatbettbereitung: Der Strip Till Streifen (mit Stoppelbearbeitung) erwärmt sich langsamer und kühlt nachts stärker aus als flächig intensiver bearbeitete Böden.

42 Erosion Abschwemmversuch Wurmannsquick 2012 Mulchsaat mit Saatbettbereitung Strip Tillage Mulchsaat ohne Saatbettbereitung Abschwemmversuch 200 l in 12 Min.

43 Strip Tillage Zuckerrüben - beide Standorte + alle Jahre Variante Feld Aufgang 2010 Feld Aufgang 2011 Feld Aufgang 2012 Feld Aufgang 2013 [%] [%] [%] [%] Feld mittl. Feld Aufgang Aufgang 2014 [%] [%] Strip Tillage mit Zinken direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Zinken nach Stoppelbearbeitung Strip Tillage mit Scheiben direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Scheiben nach Stoppelbearbeitung Mittelwert Strip Tillage direkt in Stoppel Mittelwert Strip Tillage nach Stoppelbearbeitung Betriebsüblich Mulchsaat mit Saatbettbereitung Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb _ 88 _ _ 87 _ _ 88 _ Pflanzenverluste durch extremen Schneckenfrass?

44 Strip Tillage Zuckerrüben - beide Standorte, alle Jahre Variante bereinigter Zuckerertrag 2010 bereinigter Zuckerertrag 2011 bereinigter Zuckerertrag 2012 bereinigter Zuckerertrag 2013 [t/ha] [t/ha] [t/ha] [t/ha] bereinigter Zuckerertrag 2014 [t/ha] mittl. bereinigter Zuckerertrag [t/ha] Strip Tillage mit Zinken direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Zinken nach Stoppelbearbeitung Strip Tillage mit Scheiben direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Scheiben nach Stoppelbearbeitung Mittelwert Strip Tillage direkt in Stoppel Mittelwert Strip Tillage nach Stoppelbearbeitung Betriebsüblich Mulchsaat mit Saatbettbereitung Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 Betrieb 1 Betrieb 2 10,6 10,6 12,9 12, , ,4 11,8 12,4 11,9 10,5 14,4 14,0 14,1 16,5 11,3 9,6 17,1 16,6 13,8 13,4 7,0 * 10,6 12,9 14, , ,6 10,0 12,8 11,0 12,9 15,0 12,9 14,8 16,7 12,4 9,5 16,2 17,5 13,9 13,9 8,8 10,6 12,9 13, , ,5 10,9 12,6 11,5 11,7 14,7 13,5 14,5 16,6 11,9 9,5 16,6 17,1 13,8 13,7 12,3 11,0 16,8 14,3 15,6 16,7 12,9 7,0 18,7 17,2 15,3 13,2 * Ertragsausfall durch extremen Schneckenfrass?

45 Strip Tillage Zuckerrüben beide Standorte + alle Jahre Durchschnittsertrag aller Strip Till Varianten 97,7%

46 Strip Tillage Körnermais mit Gülleinjektion alle Jahre Variante Strip Tillage mit Zinken (mit Gülle) direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Zinken (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Strip Tillage mit Scheiben (mit Gülle) direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Scheiben (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung M ittelwert Strip Tillage (mit Gülle) direkt in Stoppel Mittelwert Strip Tillage (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Feldaufgang Feldaufgang Feldaufgang Feldaufgang Feldaufgang [%] [%] [%] [%] [%] [%] mittlerer Feldaufgang Betriebsüblich Gülleausbringung mit Einarbeitung (Kurzscheibenegge) + Mulchsaat _

47 Strip Tillage Körnermais mit Gülleinjektion alle Jahre Variante Körnermaisertrag mittlerer Körnermaisertrag [t/ha] [t/ha] [t/ha] [t/ha] [t/ha] [t/ha] Strip Tillage mit Zinken (mit Gülle) direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Zinken (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Strip Tillage mit Scheiben (mit Gülle) direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Scheiben (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Mittelwert Strip Tillage (mit Gülle) direkt in Stoppel Mittelwert Strip Tillage (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung 10,2 10,7 11,9 6,4 11,1 10,1 11,3 10,7 13,0 7,7 11,2 10,8 9,9 9,7 11,5 5,9 10,2 9,4 10,0 10,3 11,7 7,4 11,0 10,1 10,1 10,2 11,7 6,2 10,7 9,8 10,7 10,5 12,8 7,6 11,1 10,5 Betriebsüblich Gülleausbringung mit Einarbeitung (Kurzscheibenegge) + Mulchsaat 9,9* 11,7* 12,5 8,2 11,1 10,7 *betriebsüblich zusätzlich 40 kg N/ha Harnstoff

48 Strip Tillage Körnermais mit Gülleinjektion alle Jahre Durchschnittsertrag aller Strip Till Varianten 94,8%

49 Zusammenfassung Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Streifenbodenbearbeitung besitzt das Potential die Vorteile von intensiver Bodenbearbeitung und Direktsaat zu verbinden. Zwischen 50% und 70 % der Fläche bleiben unbearbeitet. Die bearbeiteten Streifen erwärmen sich schnell, trocknen zügig ab und bieten ein hohes Erosionsschutzniveau. Die Saat erfolgt sicher in einen Bereich ohne Pflanzenreste. Hohe Flächenleistung und gute Anpassung der Spezialgeräte. Bodenbearbeitung und Saat getrennt. Kombination mit Reihendüngung (mineralisch/organisch). Zugkraftbedarf und Energiebedarf geringer als bei ganzflächiger (intensiver) Bearbeitung. Spezialgeräte aufwändig und teuer ( /Reihe).

50 Zusammenfassung Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Bei Zuckerrüben waren die Erträge der besten Strip Tillage Variante auf einem Standort der betriebsüblichen Variante Mulchsaat mit Saatbettbereitung überlegen, am zweiten Standort waren alle Strip Tillage Varianten unterlegen. Bei Körnermais waren die Erträge der besten Strip Tillage Variante der betriebsüblichen Variante Mulchsaat mit Saatbettbereitung überlegen. Dabei verfügen die Strip Tillage Varianten über ein höheres Erosionsschutzniveau als Mulchsaat mit Saatbettbereitung. Die Varianten mit Stoppelbearbeitung nach der Vorfruchternte bzw. Stoppelbearbeitung und Zwischenfruchtanbau waren den Varianten direkt in die Stoppeln im Ertrag immer überlegen.

51 Ausblick Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Die bisher durchgeführten Untersuchungen zeigen das Potential des für Europa neuen Verfahrens, werfen aber auch weitergehende Fragen auf: Wann und wo Herbst- bzw. Frühjahrsbearbeitung? Kombination mit Zwischenfrüchten? Ja, unbedingt! Wie tief muss die Lockerung erfolgen? (max cm?) Welche Technik ist erforderlich? (wie aufwändig?) Kombination mit Reihen-Düngung? Ja, gut möglich! Welche Düngungssysteme? (Nitrifikationshemmstoffe?) Welche Pflanzenbausysteme?.?

52 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 52